专项提能检测(三)“化工流程题”专练

1、专项提能检测(三)“化工流程题”专练1(2015·无锡模拟)稀土元素是周期表中B族钪、钇和镧系元素之总称，金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，它们的性质极为相似，常见化合价为3价。无论是航天、航空、军事等高科技领域，还是传统工农业，稀土的应用几乎是无所不在。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。已知：有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表。离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe32.73.7Y36.08.2Be(OH)22NaOH=Na2BeO22H2O请回答下列问题：(1)过滤所得

2、滤液的溶质主要有_。(2)欲从过滤所得混合溶液中制得Be(OH)2沉淀，最好选用盐酸和_两种试剂，再通过必要的操作即可实现。aNaOH溶液b氨水cCO2dHNO3写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式：_。(3)已知25 时，KspFe(OH)34×1038，则该温度下反应Fe33H2OFe(OH)33H的平衡常数K_。(4)写出煅烧过程的化学方程式：_。2(2015·济南模拟)铁及其化合物应用广泛。(1)三氯化铁是一种水处理剂，工业制备无水三氯化铁固体的部分流程如下图：检验副产品中含有X时，选用的试剂是_(填下列字母中序号)。aNaOH溶液bKSCN溶液c酸性K

3、MnO4溶液 d铁粉在吸收塔中，生成副产品FeCl3的离子方程式为_。(2)高铁酸钾(K2FeO4)也是一种优良的水处理剂，工业上，可用铁作阳极，电解KOH溶液制备高铁酸钾；电解过程中，阳极的电极反应式为_；电解一段时间后，若阳极质量减少28 g，则在此过程中，阴极析出的气体在标准状况下的体积为_L。(3)硫化亚铁常用于工业废水的处理。你认为，能否用硫化亚铁处理含Cd2的工业废水？_(填“能”或“否”)。请根据沉淀溶解平衡的原理解释你的观点(用必要的文字和离子方程式说明)：_。已知：25 时，溶度积常数Ksp(FeS)6.3×1018、Ksp(CdS)3.6×1029工业上

4、处理含Cd2废水还可以采用加碳酸钠的方法，反应如下：2Cd22COH2O=Cd2(OH)2CO3A，则A的化学式为_。3(2015·南京模拟)以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细­氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3)，其制备实验流程如下：(1)铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为_。(2)图中“滤渣”的主要成分为(填化学式)。(3)加30%的H2O2溶液发生的离子反应方程式为_。(4)煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为4NH4Al(SO4)2·12H2O2Al2O32NH3N25SO33

5、SO253H2O将产生的气体通过下图所示的装置。集气瓶中收集到的气体是_(填化学式)。足量饱和NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2O(g)外还有_(填化学式)。KMnO4溶液褪色(MnO还原为Mn2)，发生的离子反应方程式为_。4(2015·安庆模拟)用湿法制磷酸副产品氟硅酸(H2SiF6)生产无水氟化氢的工艺如下图所示：已知：氟硅酸钾(K2SiF6)微酸性，有吸湿性，微溶于水，不溶于醇。在热水中水解成氟化钾、氟化氢及硅酸。(1)写出反应器中的化学方程式：_。(2)在实验室过滤操作中所用的玻璃仪器有_；在洗涤氟硅酸钾(K2SiF6)时常用酒精洗涤，其目的是_。(3)该流程中哪些物质

6、可以循环使用：_(用化学式表达)。(4)氟化氢可以腐蚀刻划玻璃，在刻蚀玻璃过程中也会生成H2SiF6，试写出该反应方程式：_。(5)为了测定无水氟化氢的纯度，取标况下的气体产物2.24 L，测得质量为3.1 g，并将气体通入含足量的Ca(OH)2溶液中，得到5.85 gCaF2沉淀，则无水氢氟酸质量分数为_(保留2位有效数字)。通过计算结果，试解释，标况下2.24 L产物的质量远远大于2.0 g的原因：_。5(2015·通州模拟)碱式氯化铝Al2(OH)nCl6n是利用工业铝灰和活性铝矾土为原料(主要含Al、Al2O3、SiO2及铁的氧化物)经过精制加工而成，此产品活性较高，对工业污

7、水具有较好的净化效果。其制备流程如下：(1)原料需要粉碎，其目的是_；滤渣的主要成分是_。(2)步骤在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，此时溶液中呈浅绿色的阳离子常采用加入_试剂进行检验(填化学式)；随后溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为_。(3)步骤中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是_；已知碱式氯化铝的分散质粒子大小在1100 nm之间，则区别滤液与碱式氯化铝两种液体的物理方法是_；若Ca(OH)2溶液过量，则步骤得到的碱式氯化铝产率偏低，该反应的离子方程式为_。(4)某温度下若0.1 mol AlCl3溶于蒸馏水，当有2.5%水解生成Al(OH)3溶

8、液时，吸收热量Q kJ，该过程的热化学反应方程式为_。6(2015·石景山模拟)孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3，还含少量FeCO3及Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如下：(1)步骤中涉及的反应用离子方程式表示为_。(2)步骤中试剂是_(填字母)。aKMnO4bH2O2cFe粉dKSCN(3)步骤加入CuO的目的是_。(4)步骤获得硫酸铜晶体，需要经过_、_、过滤等操作。(5)孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu及其他无毒物质，写出该反应的化学方程式：_。(6)测定硫酸铜晶体(CuSO4·xH2O)中结晶水的x值：称取2.4 g硫酸铜晶体，加热至质量

9、不再改变时，称量粉末的质量为1.6 g。则计算得x_(计算结果精确到0.1)。7(2015·泰州模拟)锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2、Cd2、Mn2，工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌，其工艺流程如下：(1)锌浮渣利用硫酸浸出后，将滤渣1进行再次浸出，其目的是_。(2)净化1是为了将Mn2转化为MnO2而除去，写出该反应的离子方程式：_。(3)90 时，净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如图所示。pH较小时，虽有利于Fe2转化为Fe3，但残留铁的浓度仍高于pH为34时的原因是_。(4)滤渣3的主要成分为_(填化学式)。(5)碳化在50 进行，“前驱体”的

10、化学式为ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式：_；碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍，其原因一是为了使Zn2充分沉淀，二是_。8(2015·黄山模拟)银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 和80 (1)电解精炼银时，电解质溶液可选用_；滤渣A与稀HNO3反应的化学方程式为_。(2)固体混合物B的组成为_；过滤得到固体B时，实验室如何进行洗涤操作？_。(3)在第一步过滤所得的CuSO4溶液中含有过量的硫酸，若要用

11、该溶液来检测糖尿病需要对溶液进行哪些处理_。检测糖尿病时发生的反应方程式为_。(4)完成煅烧过程中发生反应的一个化学方程式：_CuO_Al2O3_CuAlO2_。(5)理论上生产6.15 kg CuAlO2需要含铜的质量分数为64%的银铜合金废料_kg。答 案1解析：(1)钇矿石与氢氧化钠共熔，加水溶解后得硅酸钠溶液和铍酸钠溶液，同时还产生了氢氧化钇和三氧化二铁沉淀，加盐酸、氨水调节pH后加入草酸，此时的沉淀为草酸钇，溶液中存在氯化铵和草酸铵；(2)想从过滤所得混合溶液中制得Be(OH)2沉淀，最好选用盐酸和氨水两种试剂，在适合的pH下即可形成沉淀；Na2BeO2与足量盐酸发生反应，生成氯化铍

12、、氯化钠和水，离子反应方程式为BeO4H=Be22H2O；(3)KspFe(OH)34.0×1038c(Fe3)×c3(OH)，那么c3(OH)，则c3(H)，则K2.5×105；(4)煅烧草酸钇的方程式为Y2(C2O4)3Y2O33CO3CO2。答案：(1)氯化铵、草酸铵(2)bBeO4H=Be22H2O(3)2.5×105(4)Y2(C2O4)3Y2O33CO3CO22解析：(1)吸收剂X的作用是吸收未反应的Cl2，生成FeCl3，所以X为FeCl2，用酸性KMnO4溶液可以检验亚铁离子的存在，故c符合；吸收塔中，氯气和氯化亚铁反应生成副产品氯化铁，

13、反应的离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe32Cl；(2)用铁作阳极，电解KOH溶液制备高铁酸钾。电解过程中，阳极的电极反应是铁失电子生成高铁酸根离子，结合碱溶液中氢氧根离子电荷配平得到电极反应为Fe6e8OH=FeO4H2O；电解一段时间后，若阳极质量减少28 g铁，n(Fe)0.5 mol，则在此过程中，阴极电极反应为2H2e=H2，依据电子守恒Fe6e3H2，阴极析出的气体在标准状况下的体积3×0.5 mol×22.4 L·mol133.6 L；(3)溶度积常数Ksp(FeS)6.3×1018、Ksp(CdS)3.6×1029，由溶度积常数

14、分析判断CdS更难溶，可以实现沉淀转化，Cd2(aq)FeS(s)=Fe2(aq)CdS(s)，所以能用硫化亚铁处理含Cd2的工业废水；2Cd22COH2O=Cd2(OH)2CO3A，根据原子守恒可知A的化学式为CO2。答案：(1)c2Fe2Cl2=2Fe32Cl(2)Fe6e8OH=FeO4H2O33.6(3)能CdS比FeS更难溶，可以实现沉淀转化，Cd2(aq)FeS(s)=Fe2(aq)CdS(s)CO23解析：(1)氧化铝为两性氧化物，与酸、碱均反应；(2)铁的氧化物和氧化铝溶于酸，二氧化硅不溶形成滤渣；(3)溶液中的亚铁离子不易除去，需把其氧化为铁离子再沉淀除去；(4)通过饱和亚硫

15、酸氢钠溶液除去氨气、三氧化硫，通过高锰酸钾溶液除去二氧化硫气体，故收集的气体为氮气；KMnO4溶液与二氧化硫反应，二氧化硫被氧化为硫酸根离子。答案：(1)Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O(2)SiO2(3)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(4)N2SO3、NH32MnO5SO22H2O=2Mn25SO4H4解析：(1)根据题意知，氟硅酸与硫酸钾反应后得到硫酸和氟硅酸钾，所以方程式为H2SiF6K2SO4=H2SO4K2SiF6。(2)过滤实验用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；因为氟硅酸钾微溶于水，不溶于醇，用酒精洗涤可减少氟硅酸钾的损失。(3)通过流程可看出硫酸有进有出

16、，可以循环使用，硫酸钾也可以循环使用。(4)氟化氢和二氧化硅反应生成了氟硅酸和水，化学方程式为6HFSiO2=H2SiF62H2O。(5)氟化钙的物质的量为0.075 mol，所以吸收的氟化氢的物质的量为0.15 mol，氟化氢的质量为3 g，则w(HF)×100%97%；因为HF分子间形成氢键，部分缔合成双聚体，所以标况下2.24 L产物的质量会远远大于2.0 g。答案：(1)H2SiF6K2SO4=H2SO4K2SiF6(2)烧杯、漏斗、玻璃棒氟硅酸钾不溶于酒精，减少用水洗涤时的损失(3)H2SO4、K2SO4(4)6HFSiO2=H2SiF62H2O(5)97%HF分子间形成氢

17、键，部分缔合成双聚体5解析：(1)原料都是固体，将固体物质粉碎，其目的是为了增大反应物接触面积，加快溶解速率(提高Al3的浸出率)；Al、Al2O3、Fe2O3等金属或金属氧化物都能溶于酸，滤渣的主要成分是SiO2。(2)步骤在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，此时溶液中呈浅绿色的阳离子Fe2常采用加入K3Fe(CN)6溶液的方法来检验。随后溶液会被空气中的氧气氧化变为Fe3，而使溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为4Fe2O24H=4Fe32H2O。(3)步骤中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀除去。由于碱式氯化铝的分散质粒

18、子大小在1100 nm之间，所以属于胶体；而滤液则属于溶液。因此区别滤液与碱式氯化铝两种液体的物理方法是利用胶体的性质，观察是否有丁达尔效应，有丁达尔效应的就是胶体，否则就是滤液。若Ca(OH)2溶液过量，则会发生反应：Al34OH=AlO2H2O，导致步骤得到的碱式氯化铝产率偏低。(4)有0.1 mol×2.5%的AlCl3水解放出Q kJ热量，则该过程的热化学反应方程式为AlCl3(aq)3H2O(l)Al(OH)3(胶体)3HCl(aq)H400Q kJ·mol1。答案：(1)增大反应物接触面积，加快溶解速率(提高Al3的浸出率)SiO2(或二氧化硅)(2)K3Fe(

19、CN)64Fe2O24H=4Fe32H2O(3)除Fe3观察是否有丁达尔效应Al34OH=AlO2H2O(4)AlCl3(aq)3H2O(l)Al(OH)3(胶体)3HCl(aq)H400Q kJ·mol16解析：实验过程中先将矿石溶解，所以加入稀硫酸溶解碱式碳酸铜和碳酸亚铁。若将Fe2氧化为Fe3，而不引入杂质，应选用过氧化氢。所得溶液2中加入CuO，调节溶液的pH，使Fe3沉淀完全。(6)加热晶体后所得粉末为CuSO4，计算其物质的量：n(CuSO4)m/M1.6 g/160 g·mol10.01 mol，而减少的为水的质量m(H2O)2.4 g1.6 g0.8 g，n

20、(H2O)0.044 mol，CuSO4·xH2OCuSO4xH2O，则x4.4。 1 x 0.01 mol 0.044 mol答案：(1)Cu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O、FeCO32H=Fe2CO2H2O(2)b(3)消耗酸使溶液pH升高，便于Fe3形成沉淀除去(4)加热浓缩冷却结晶(5)Cu2(OH)2CO3C2Cu2CO2H2O(6)4.47解析：(1)将滤渣1进行再次浸出的目的是提高锌元素的总浸出率。(2)净化1是为了将Mn2转化为MnO2而除去，在反应中S元素的化合价从7价降低到6价，得到1个电子，而锰元素从2价升高到4价，失去2个电子，根据得失电子守恒

21、可知该反应的离子方程式Mn2S2O2H2O=MnO22SO4H。(3)铁离子水解溶液显酸性，因此pH较小时，虽有利于Fe2转化为Fe3，但由于H抑制Fe3水解，因此导致残留铁的浓度仍高于pH为34。(4)锌是活泼的金属，能把溶液中的Cd2置换出来，因此滤渣3的主要成分为Cd。(5)根据流程图可判断，在碳化过程生成“前驱体”的同时还有CO2和硫酸铵生成，则反应的化学方程式为3ZnSO46NH4HCO3=ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3(NH4)2SO45CO2；由于反应过程中有部分NH4HCO3分解(或NH4HCO3消耗H，避免H浓度过大溶解ZnCO3·2Zn

22、(OH)2·H2O)，所以碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍。答案：(1)提高锌元素的总浸出率(2)Mn2S2O2H2O=MnO22SO4H(3)H抑制Fe3水解(4)Cd(5)3ZnSO46NH4HCO3=ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3(NH4)2SO45CO2反应过程中有部分NH4HCO3分解(或NH4HCO3消耗H，避免H浓度过大溶解ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O)8解析：(1)电解精炼银时，电解质溶液可选用硝酸银溶液；银与稀硫酸不反应，则滤渣A是银。稀硝酸有强氧化性，能与银发生氧化还原反应，则银与稀HNO3反应的化学方程式为3Ag4HNO